Historischer Durchbruch! Stabile Kernfusion für 30 Minuten

Ein Forscherteam in Frankreich hat einen Meilenstein auf dem Weg zu sauberer, unbegrenzter Energie erreicht: die Aufrechterhaltung einer stabilen Kernfusionsreaktion über 30 Minuten. Dieser Durchbruch, möglicherweise im Tokamak-Reaktor ITER oder einem wichtigen Vorläufer wie WEST, könnte unsere Energiezukunft revolutionieren und den Klimawandel bekämpfen.

Kernfusion ist der Prozess, der die Sonne und alle Sterne mit Energie versorgt. Dabei verbinden sich zwei leichte Atomkerne, meist Wasserstoffisotope wie Deuterium und Tritium, zu einem schwereren Kern wie Helium. Diese Reaktion setzt enorme Energiemengen frei, weit mehr als bei der Kernspaltung (der Spaltung schwerer Atome) oder der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Tatsächlich setzt die Atomfusion fast vier Millionen Mal mehr Energie frei als eine chemische Reaktion wie die Verbrennung von Kohle, Öl oder Gas und viermal mehr als Kernspaltungen bei gleicher Brennstoffmasse. Ein einziges Gramm der Deuterium-Tritium-Mischung könnte theoretisch die Energie erzeugen, die der Verbrennung von elf Tonnen Kohle entspricht.

Dieses Energiepotenzial macht Fusionsreaktoren aus mehreren fundamentalen Gründen zum „Heiligen Gral“ der Energiequellen. Erstens ist ihr Brennstoff praktisch unerschöpflich: Deuterium kann in großen Mengen aus Meerwasser gewonnen werden, und Tritium kann aus Lithium hergestellt werden, einem Element, das auch auf der Erde und in den Ozeanen weit verbreitet ist. Zweitens erzeugt die Kernfusion weder Kohlendioxid noch andere Treibhausgase und ist daher ein idealer Kandidat für die Bekämpfung des Klimawandels. Ihr Hauptnebenprodukt ist Helium, ein inertes und ungiftiges Gas. Drittens erzeugen Fusionsreaktoren keinen langlebigen radioaktiven Abfall wie Kernspaltungsreaktoren; die aktivierten Komponenten eines Fusionsreaktors dürften innerhalb von etwa 100 Jahren recycelt oder wiederverwendet werden. Schließlich ist das Risiko einer katastrophalen Kernschmelze praktisch ausgeschlossen, da die Fusionsreaktion von Natur aus schwer aufrechtzuerhalten ist und bei jeder Störung innerhalb von Sekunden zum Erliegen käme. Die Fähigkeit, diese komplexe Wissenschaft zu entmystifizieren und ihren greifbaren Nutzen für die Menschheit aufzuzeigen, ist der Schlüssel zur Schaffung von Hoffnung und öffentlicher Unterstützung.

Jüngsten Berichten zufolge ist es Wissenschaftlern in Frankreich gelungen, eine stabile Fusionsreaktion über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten und dabei Temperaturen von bis zu 150 Millionen Grad Celsius zu erreichen – zehnmal heißer als im Kern der Sonne. Während einige Berichte – möglicherweise im Zusammenhang mit dem ITER-Projekt (Internationaler Thermonuklearer Versuchsreaktor) oder dessen Testanlagen – von 30 Minuten sprechen, verweisen andere auf einen Rekord von über 22 Minuten im WEST-Reaktor (W Environment in Steady-state Tokamak) der französischen Kommission für alternative Energien und Atomenergie (CEA). Der WEST-Reaktor, dessen plasmaorientierte Komponenten Wolfram verwenden, spielt eine entscheidende Rolle als Testfeld für Technologien und Betriebsszenarien, die in dem riesigen ITER-Reaktor umgesetzt werden, der derzeit in Südfrankreich gebaut wird.

Das Hauptziel dieser Experimente besteht darin, ein Plasma – ein extrem heißes ionisiertes Gas – mit Hilfe starker Magnetfelder in einer toroidalen (ringförmigen) Kammer, einem sogenannten Tokamak, einzuschließen. Die größte Herausforderung bei der Fusion besteht darin, dieses Plasma über längere Zeit bei Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius stabil zu halten. Die Leistung bei WEST, wo ein Wasserstoffplasma mit einer Heizleistungszufuhr von 2 MW über 22 Minuten aufrechterhalten werden konnte, wurde von Anne-Isabelle Etienvre, Leiterin der Grundlagenforschung am CEA, als „wichtiger neuer technologischer Meilenstein“ und „vielversprechend für ITER“ bezeichnet. Das ITER-Projekt, an dem 35 Nationen zusammenarbeiten, zielt darauf ab, mit nur 50 Megawatt Heizleistung 500 Megawatt Fusionsleistung zu erzeugen, was einer Verzehnfachung der Energie entspricht. Diese Durchbrüche, ob die 22 Minuten bei WEST oder die gemeldeten 30 Minuten, sind das Ergebnis von mehr als acht Jahrzehnten weltweiter Forschung und zeigen den schrittweisen Fortschritt und die vernetzte Natur der „Big Science“-Forschung, bei der Erfolge bei kleineren Reaktoren wie WEST für den Erfolg kolossaler Projekte wie ITER von entscheidender Bedeutung sind.

„WEST hat einen wichtigen neuen technologischen Meilenstein erreicht, indem es das Wasserstoffplasma länger als 20 Minuten aufrechterhält … Das ist sehr vielversprechend für ITER.“ – Anne-Isabelle Etienvre, Direktorin für Grundlagenforschung am CEA (über die Leistung von WEST).

Die Beherrschung der kontrollierten Fusionsenergie hätte tiefgreifende Auswirkungen auf die Menschheit. Sie würde eine nahezu unbegrenzte Grundlastenergiequelle bieten und den wachsenden globalen Energiebedarf – der sich bis Ende des Jahrhunderts voraussichtlich verdreifachen wird – decken, ohne die Treibhausgasemissionen zu verursachen, die den Klimawandel vorantreiben. Dies wäre ein grundlegendes Instrument zur Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und zur Abmilderung der schlimmsten Auswirkungen der globalen Erwärmung.

Das ITER-Projekt mit seiner umfassenden internationalen Zusammenarbeit ist die Speerspitze dieser Bemühungen. Kürzlich, im Jahr 2025, gab ITER die Fertigstellung aller Komponenten seines gepulsten supraleitenden Elektromagnetsystems, dem Herzstück des Tokamak-Reaktors, bekannt. Die Installation des ersten ITER-Vakuumbehältermoduls im April 2025, drei Wochen früher als geplant, markierte ebenfalls einen Meilenstein und demonstrierte das Potenzial der internationalen Zusammenarbeit zwischen China, Frankreich und Italien bei dieser komplexen Baugruppe.

Trotz dieser enormen Fortschritte ist es wichtig, die Erwartungen zu dämpfen. Bis zur kommerziellen Nutzung der Fusionsenergie im großen Maßstab sind noch Jahrzehnte vergangen. ITER soll 2034 den wissenschaftlichen Betrieb aufnehmen, die anschließende Entwicklungs- und Kommerzialisierungsphase wird jedoch noch länger dauern. Dennoch bringt jeder Meilenstein, wie beispielsweise die langfristige Aufrechterhaltung des stabilen Plasmas in Frankreich, diese Zukunft einen Schritt näher. Das Versprechen sauberer, sicherer und reichlich vorhandener Energie für kommende Generationen ist ein ausreichend starker Antrieb, um Beharrlichkeit und Investitionen in dieses globale wissenschaftliche Unterfangen zu rechtfertigen.